Chitosan처리 직물의 천연염색에 관한 연구

Abstract

As a term of environmental affinity is raised in 21C, public interest that environmental problems have a close relation with our live, has increased. Therefore, the natural dye of environmental affinity, instead of the chemical dye has been researched and revaluated in artistic, academic and industrial circles. Traditionally, rice straw and lime were used as a mordant in order to improve the effects on colorization, dye uptakes and colorfastness and now, many kind of mental are used. However, mordanting makes properties of fabrics worse. In addition, because most chemicals use as a mordant are heavy metals, they do harms to human's body and cause environmental pollutions and industrial accidents. It is rare that the natural dye is applied directly to fabric and, if any, dye up takes of it is very low. In order to improve colorfastness and change the color of fabric, mordanting for the natural dye has been done. In this study, I treated two pieces of natural fabric, cotton and silk and two pieces of synthetic fabrics, nylon and polyester, with chitosan of environmentally friendly material and investigated the possibility that chitosan could be substituted for a metallic mordant and let dyeing behavior helped and physical property of fabric improved. I dyed four kinds of fabric with Rubia akane Nakai which is famous for good medical activity and colorfastness of light, and then measured colorization. colorfastness of laundry, colorfastness of light, air permeability and antimicobial activity. Finally, I examined changes of color and colorfastness by chitosan treatment, pre-mordanting and post-mordanting and investigated the general influence of chitosan on natural dyeing. The results of this study may be summarized as follows. In the case of cotton, polyester fabrics treated with chitosan and dyed with RubiAkaneNakai dye uptake was increased dramatically compared with non chitosan treated. Chitosan treatment increased little dye uptake or decreased in the case of silk, nylon dyed with sappan wood. Cotton and polyester fabrics treated with chitosan and mordanted with chemical mordanting agent(Al, Sn, Fe)took up dye a lot more than the case of non chitosan treated fabrics. In this case, pre-mordanting is more effective than post-mordanting. Silk and nylon fabrics treated with chitosan and mordanted with chemical mordanting agent (Al, Fe, Sn) Took up dye less than the case of non chitosan treated fabrics. In this case, post-mordanting decreased dye uptake a lot more than pre-mordanting. Chitosan treatment made little color changes in the case of silk, nylon dyed with RubiaAkaneNakai. Cotton, nylon, polyester fabrics dyed with RubiaAkaneNakai had very poor light fastness and chitosan treatment didn't give any positive effect to their light fastness.;科學技術의 발달과 더불어 공업 생산력이 커짐에 따라 섬유제품은 착용을 위한 의복의 개념에서 벗어나 기능적이고 안락감을 갖춘 제품에 대한 소비자의 요구가 증가하고 있다. 뿐만 아니라 심각해지는 각종 환경오염(環境汚染)에 대한 선진국들의 규제의 움직임에 따라 여러 산업분야에서 환경친화적(環境親和的)인 소재 및 가공에 대한 관심이 커지고 있으며, 染色加工 분야에서도 天然染料를 사용한 염색법등의 친환경적(親環境的), 천연지향적(天然指向的)인 염색가공법에 대한 관심이 높아지고 있다. 天然染色은 자연계에서 존재하는 動.植物 및 鑛物로부터 色素를 얻고 이것을 이용하여 염색하는 것을 말하는 것으로, 원시시대로부터 인간은 色이 있는 自然物들을 사용하여 染色을 시도하였으며, 그중에서 耐久性이 있는 염료를 선택하여 그 재료를 사용하게 되었다. 그 이후 合成染料의 발견으로 염료의 보관과 구입이 용이하고, 염색공정(染色工程)이 간편하며, 정확한 농도조절이 가능한 합성염료의 장점이 부각되어 천연염료의 사용은 점차 줄어들게 되었다. 그러나, 최근들어 자연으로의 회귀(回歸)를 추구하는 사회적인 경향으로 자연으로부터 얻은 천연염료에 대한 관심이 일어나기 시작했다. 더욱이 천연염료는 특유의 은은하고 차분하며 깊이있는 色感과 매염제(媒染劑)에 의해 다양한 明度와 색상변화를 꾀할 수 있다는 점, 합성염료에 의해 발생되는 폐수(廢水)의 감소, 종류에 따라 항균(抗菌), 항암(抗暗)과 같은 약용성분의 함유등 합성염료가 가지고 있지 않은 특성이 있는 반면 염재(染材)의 확보, 원료의 정제(精製) 및 보관에 제약이 따르며 염색 방법이 복잡하고 염색물의 균제도(均制度)와 견뢰도(堅賴度)가 불량하다는 등의 여러 결점을 지닌다. 이는 천연염색물의 실용화와 대량생산을 실현함에 있어 커다란 제약이 아닐수 없다. 따라서 이번 연구에서는 이러한 결점들을 보완하고자 염색 시 발색(發色), 염착(染着), 염색견뢰도(染色堅賴度)증진등의 목적으로 각종 매염제를 사용한 先.後 媒染의 방법을 도입하였다. 또한, 갑각(甲穀)으로부터 수득(搜得)되는 키토산(Chitosan)을 직물에 전처리 가공하는 방식으로 천연염색에 응용하였으며 이를 통해 천연염색이 지닌 단점을 일부 극복하고자 시도하였다. 키토산은 키틴의 탈(脫)아세틸화 반응으로부터 얻어지는 天然 高分子 화합물로서 인체에 적합하고 생분해성 이 뛰어난 환경친화적인 물질이어서 방오(防汚), 방충(防蟲) 및 염색성 향상등 최근의 직물 가공에서 매우 바람직한 가공제로 평가받고 있다. 이에 키토산에 대한 천연매염제로서의 가능성을 예상하고 본 연구에서는 적색염료 중 꼭두서니를 중심으로 키토산처리 여부에 의한 염색색상(染色色相)변화, 세탁견뢰도(洗濯堅賴度)변화, 日光堅賴度 변화, 공기투과도(空氣透過度)변화를 검토하였으며, 이를 중금속(重金屬) 매염처리를 하였을 경우와 비교 분석하였다. 연구결과 견(絹), Nylon에 대해서는 매염제에 따른 서로 다른 발색(發色)의 효과만 확인하였을 뿐 키토산처리 없이도 염색이 매우 용이하였으나, 기존에 염색이 어려웠던 셀룰로오즈(Cellulose)계 섬유인 면(綿)과 합성섬유인 폴리에스테르(Polyester)에 대해서는 키토산 가공을 통해 염료와 결합할 수 있는 아민기를 부여함으로써 상당한 염색성의 향상을 성취시킬 수 있었다. 이로써 반복 염색의 번거로움을 감소시킴과 동시에 소량의 천연염료도 충분한 발색효과를 기대할 수 있게 되었다. 특히 면소재의 경우 키토산 가공을 통하여 천연염색의 소박하고 편안한 멋을 잘 살릴 수 있는 실용적 소재로의 사용이 가능해졌으며, 폴리에스테르는 염착성(染着性)이 낮아 염색결과가 좋지는 않았지만 키토산 가공으로 엷은 파스텔(Pastel)調의 색을 띄어 새로운 소재로서의 용도확대가 가능해졌다. 또한 키토산 가공과 금속매염을 병행함으로써 더 선명(鮮明)하고 짙은 색상을 얻을수 있었으며 따라서 인체 및 환경에 유해(有害)한 금속매염제의 사용을 조절, 억제할 수 있는 가능성이 제시되었다. 綿, 絹, Nylon, Polyester경우 높은 세탁견뢰도를 보여주었으며, 키토산 처리시와 未處理時 세탁후의 잔존 색소량(色素量)이 증가하여 변퇴색(變退色)후에도 비교적 안정된 色感을 유지할 수 있었다.